Análise Multifractal da Dinâmica da Ruptura Mecânica e Fragmentação por Impacto em Cerâmica

• Autor(a) principal: Oliveira, Débora Cristiane Sampaio de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3545
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Porcelana; Impacto; Fragmentos; Entropia; Tensão de Fratura; Weibull; Porcelain; Impact; Fragments; Entropy; Tensile Strength

Muitos fenômenos de transporte de massa, percolação, fratura e fragmentação existente na natureza não podem ser explicados usando somente a geometria euclidiana, por isto tem-se a necessidade de se utilizar outras geometrias, como a Geometria Fractal ou Multifractal. Assim diferentes objetos com estruturas irregulares formados por meio desses fenômenos, tais como, cristais de gelo, fragmentos, cadeia de montanhas, agregados de partículas, precisam ser estudados e descritos usando fractais. Neste trabalho estudou-se a ruptura mecânica através do impacto balístico e a fragmentação em porcelana silicosa, porcelana aluminosa, alumina por meio da geometria fractal e multifractal, comparando com os valores do vidro e do acrílico. As cerâmicas são materiais frágeis em relação à ruptura mecânica e, devido a este comportamento, o padrão de dissipação de energias formado por trincas seguem uma geometria irregular, que pode ser caracterizada como uma geometria fractal. Os corpos de provas para o estudo foram moldados em forma de discos para a realização do ensaio de impacto balístico e de barras para o ensaio de flexão de três pontos. Os corpos de provas de vidro e acrílico foram comprados comercialmente com diâmetros e espessuras pré-determinados. Com os dados obtidos a partir dos ensaios de impacto balístico foram feitas análises estatística e gráfica da fração de massa dos fragmentos em função da probabilidade de falha dada pela fração de fragmentos menores F(≤m) para uma mesma energia de impacto. Com esse gráfico de fragmentação também se obteve a tenacidade do material. A entropia termodinâmica e multifractal de fragmentação do material foram calculadas usando as definições de Shannon, Renyi e Tsallis e comparando os resultados obtidos entre elas e a relação com os materiais estudados. A análise multifractal foi realizada através do cálculo da dimensão fractal e do espectro multifractal. O método desenvolvido é econômico, uma vez que, para se obter o módulo Weibull não é necessário um ensaio destrutivo de um número grande de corpos de prova. A metodologia aqui demonstrada também poderá aumentar à confiabilidade na produção de materiais cerâmicos dados as características multifractais desses materiais.